AMINOACIDI
FORMAZIONE DEL LEGAME PEPTIDICO
SEQUENZA AMINOACIDICA DELL’INSULINA
STRUTTURA SECONDARIA DELLE PROTEINE
STRUTTURA TERZIARIA DELLE PROTEINE
STRUTTURA QUATERNARIA DELLE PROTEINE
Trascrizione e Traduzione
Definizione
Processi tramite i quali sulla base delle informazioni presenti in
una sequenza di DNA (gene), attraverso un intermedio ad RNA,
viene prodotta una catena di amminoacidi (proteina)
Trascrizione e Traduzione
Fasi del processo
Il processo
richiede due
passaggi
1) Trascrizione : il
gene viene
copiato in mRNA
(nucleo)
2) Traduzione : i
ribosomi
utilizzano
l’informazione
presente su
mRNA
per produrre una
proteina
( citopkasma)
Trascrizione e Traduzione
Trascrizione
Dei due filamenti di DNA il filamento stampo viene
copiato in una catena di RNA messaggero.
Trascrizione e Traduzione
RNA Polimerasi
L’RNA polimerasi si lega al promotore di un gene ed inizia a copiare la sequenza di DNA
(filamento stampo) in una catena di RNA chiamata RNA messaggero.
Trascrizione e Traduzione
Direzione della trascrizione
La molecola di RNA messaggero viene prodotta
in direzione 5’-3’ dall’RNA Polimerasi
Trascrizione e Traduzione
Allungamento della molecola di RNA
L’RNA Polimerasi si sposta sul filamento di DNA e
aggiungendo nuovi ribonucleotidi alla molecola di RNA
Trascrizione e Traduzione
Termine del processo
La polimerasi riconosce un segnale di terminazione di
trascrizione: rilascia sia la molecola di RNA che il
filamento stampo
Trascrizione e Traduzione
Geni procariotici ed eucariotici-1
-I geni batterici sono rappresentati da una sequenza
ininterrotta che codifica per una o più proteine.
-I geni eucariotici hanno sequenze codificanti (esoni)
interrotte da sequenze non codificanti (introni).
-Nei procarioti le molecole di mRNA vengono legate
dai ribosomi mentre vengono prodotte dall’RNA
polimerasi, mentre negli eucarioti le fasi di trascrizione
(nel nucleo) e traduzione (nel citoplasma) avvengono in
modo temporalmente e spazialmente separato grazie
alla presenza della membrana nucleare.
Geni eucariotici e procariotici-2
Al contrario dei geni procariotici, i geni eucariotici sono interrotti da sequenze non
codificanti (introni). Esse vengono trascritte dell’mRNA insieme alle sequenze
codificanti (esoni), ma eliminate prima che questo raggiunga il citoplasma. Questo
processo di eliminazione degli introni prende il nome di Splicing
Trascrizione e Traduzione
Maturazione dell’mRNA eucariotici
I trascritti primari destinati a diventare mRNA
subiscono delle modificazioni che vengono
definite come processi di maturazione dell’RNA:
1) Incappucciamento
2) Poliadenilazione
3) Splicing
NB: l’mRNA dei procarioti non subisce queste
modificazioni
Trascrizione e Traduzione
Incappucciamento dell’mRNA degli eucarioti
All’estremo 5’ viene
aggiunto un
nucleotide atipico
non appena viene
prodotto dalla
polimerasi
Trascrizione e Traduzione
Poliadenilazione dell’mRNA degli eucarioti
CODA DI POLI A AL 3’
-TAGLIO 30 NT A VALLE DI
AAUAAA
-POLI-A-POLIMERASI
AGGIUNGE CODA DI POLI A
AL 3’
FUNZIONI:
-AIUTA ESPORTAZIONE mRNA
DA NUCLEO
-STABILIZZA mRNA
-RUOLO IN SINTESI PROTEICA
Trascrizione e Traduzione
Confronto tra la struttura dell’ mRNA in eucarioti e
procarioti
Trascrizione e Traduzione
Trasporto di molecole di mRNA attraverso i pori
nucleari.
Trascrizione e Traduzione
Dalla trascrizione alla traduzione
L’mRNA prodotto dall’RNA polimerasi porta con sé
l’informazione necessaria per la costruzione di una
proteina.
Trascrizione e Traduzione
Sintesi proteica: Overview
I ribosomi si legano all’mRNA e sulla base della
sequenza nucleotidica di cui è composto costruiscono
una catena di aminoacidi (la proteina codificata dal
gene)
Trascrizione e Traduzione
Come si legge l’informazione genetica?
Come fanno i ribosomi a capire quale sequenza di aminoacidi
dovrà formare la proteina basandosi sulla sequenza di nucleotidi
dell’mRNA?
Il codice genetico venne decifrato
da M. Nirenberg e H. Matthaei un
decennio dopo il lavoro di Watson
e Crick.
Nella traduzione di un mRNA, che avviene in direzione 5’-3’, la
sequenza nucleotidica viene letta in gruppi consecutivi di 3
nucleotidi chiamati TRIPLETTE.
Trascrizione e Traduzione
Triplette
Utilizzando degli mRNA sintetici e analizzando la catena
polipeptidica che si forma in vitro è stato possibile
identificare l’aminoacido codificato da ogni tripletta.
Trascrizione e Traduzione
Il codice genetico
L’mRNA è costituito da 4 nucleotidi diversi la cui combinazione
potrà generare 64 diverse triplette o codoni. Dal momento che gli
aminoacidi sono solo 20, alcuni aminoacidi sono codificati da più
triplette e 3 codoni corrispondono al segnale di stop della
traduzione.
Trascrizione e Traduzione
Il codice genetico è degenerato
Il codice genetico si definisce degenerato in quanto più codoni
possono codificare per uno stesso aminoacido. Le triplette che
codificano lo stesso aminoacido presentano solitamente le prime due
posizioni conservate, mentre la terza varia.
Trascrizione e Traduzione
Principali tipi di RNA
Nella sintesi proteica intervengono 3 diversi tipi di RNA.
mRNA= RNA messaggero, intermedio nel trasferimento delle
informazioni dai geni alle proteine.
tRNA= RNA di trasferimento, adattatore molecolare
indispensabile per la traduzione del messaggio.
rRNA= RNA ribosomiale, componente strutturale fondamentale
dei ribosomi, ossia delle macchine che traducono il messaggio.
Trascrizione e Traduzione
La molecola di tRNA
La traduzione dell’mRNA in proteina dipende dalla presenza di
adattatori che riconoscono sia il codone sull’mRNA che
l’aminoacido codificato dal codone stesso. Questi adattatori
sono le molecole di RNA transfer.
Trascrizione e Traduzione
Struttura tridimensionale di una molecola di tRNA
L’anticodone è la sequenza di 3 nucleotidi complementare al
codone sull’mRNA (zona blu). L’estremità 3’ del tRNA (zona
verde) lega l’aminoacido.
La zona rossa e la zona gialla costituiscono aree di non
appaiamento dell’tRNA definite come anse.
Trascrizione e Traduzione
Amminoacil-tRNA-sintetasi
Il legame tra tRNA e aminoacido corrispondente al suo anticodone
avviene ad opera di enzimi chiamati l’amminoacil-tRNA-sintetasi.
Essi accoppiano l’aminoacido giusto ai tRNA corrispondenti.
Trascrizione e Traduzione
Reazione di attivazione dell’amminoacido
La reazione con cui l’RNA sintetasi attacca l’aminoacido al tRNA
sfrutta l’energia di idrolisi dell’ATP e produce un legame ad alta
energia tra aminoacido e tRNA
Trascrizione e Traduzione
Il ribosoma
Il ribosoma è un complesso formato dalle proteine ribosomiali e da
molecole di RNA ribosomiale (rRNA). Il ribosoma è costituito da
una subunità maggiore e da una subunità minore.
La subunità minore appaia i tRNA ai codoni del messaggero,
mentre la subunità maggiore catalizza la formazione di legami
peptidici tra gli aminoacidi.
Trascrizione e Traduzione
Sito A e sito P
L’mRNA si lega al ribosoma, le molecole di tRNA che
riconoscono una certa tripletta sull’mRNA, si legano al sito A o P.
Il primo tRNA si lega sempre alla tripletta AUG e trasporta una
metionina. Tutte le proteine infatti iniziano con l’aminoacido
metionina.
Trascrizione e Traduzione
Traduzione
L’allungamento della
catena polipeptidica
avviene in tre fasi
Fase 1
Un amminoacil-tRNA
si lega al sito A in
base alla
complementarietà tra
codone e anticodone
Trascrizione e Traduzione
Formazione del legame polipeptidico
Fase 2
Si forma il legame
peptidico ad opera
di una peptidiltransferasi
Trascrizione e Traduzione
Dal sito A al Sito P
Fase 3
Il nuovo peptidiltRNA sul sito A
viene traslocato
al sito P
Trascrizione e Traduzione
Termine del processo
Fase finale
L’attacco di un fattore
di rilascio determina
il distacco della
catena polipeptidica
Trascrizione e Traduzione
Tre moduli di lettura
La sequenza nucleotidica viene tradotta in sequenza aminoacidica
(in verde) in direzione 5’-3’. La stessa sequenza ribonucleotidica in
teoria può codificare 3 diversi polipeptidi, a seconda della cornice
di lettura delle triplette. Di fatto solo una cornice di lettura è quella
corretta.
